wyznaczenie potencjału energetycznego biogazu w wybranym

INFRASTRUKTURA I EKOLOGIA TERENÓW WIEJSKICH
INFRASTRUCTURE AND ECOLOGY OF RURAL AREAS
Nr III/2/2016, POLSKA AKADEMIA NAUK, Oddział w Krakowie, s. 971–982
Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi
DOI: http://dx.medra.org/10.14597/infraeco.2016.3.2.071
WYZNACZENIE POTENCJAŁU ENERGETYCZNEGO
BIOGAZU W WYBRANYM GOSPODARSTWIE ROLNYM
Jakub Sikora, Aleksandra Tomal
Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
DETERMINATION OF THE ENERGY POTENTIAL OF BIOGAS
IN SELECTED FARM HOUSEHOLD
Streszczenie
Produkcja biogazu w Polsce corocznie zwiększa swój udział w wytwarzaniu energii odnawialnej kraju, a także stanowi doskonałą metodę
zagospodarowania odpadów organicznych z rolnictwa oraz przemysłu rolno-spożywczego. Powstały w wyniku fermentacji metanowej biogaz jest
wykorzystywany do produkcji energii elektrycznej jak i cieplnej.
Celem pracy było wyznaczenie ilości wydzielanego biogazu, z dostępnej biomasy, uzyskanej w wyniku działalności rolniczej gospodarstwa, zlokalizowanego w miejscowości Kazimierza Wielka. Na podstawie
otrzymanych wyników obliczono ilość energii możliwą do uzyskania z dostępnej biomasy w gospodarstwie rolnym. Wszystkie badania nad jakością
i ilością wydzielonego biogazu zostały przeprowadzone w laboratorium
biogazowni znajdującym się na Wydziale Inżynierii Produkcji i Energetyki Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie. Badaniu zostały poddane następujące frakcje pochodzenia rolniczego: liście buraka cukrowego, korzeń
buraka cukrowego, słoma z kukurydzy oraz kiszonka z kukurydzy.
Na podstawie dostępnych materiałów oraz przeprowadzonych badań,
dobrano generator tłokowy o mocy 350 kW a całkowita energia możliwa do
wytworzenia wynosi ok. 2806 MWh. Ma podstawie przeprowadzonej analizy
971
Jakub Sikora, Aleksandra Tomal
wynika, że badane gospodarstwo rolne może prowadzić działalność związaną
z produkcją biogazu, która będzie stanowić dywersyfikacje jego dochodów.
Słowa kluczowe: Biogaz, biogazownia rolnicza, fermentacja metanowa,
odnawialne źródła energii.
Abstract
The production of biogas in Poland each year is increasing its share
in renewable energy in the country, it is n excellent method of waste disposal as well. Biogas produced in the process of methane fermentation is
used to produce electricity and heat.
Determining the amount of biogas produced as a result of methane
fermentation of available biomas generated from a selected farm household.
This research disseratation was written on the basis of the available
literature concerning the production of biogas and renewable energy sources
the research methodology was based on the German standard DIN 38414.
Using the available materials and research studies, a 350 kW piston
generator was chosen; the total energy possible to be generated is approx 2806
MWh. As is clear from the foregoing, farm household under study can engage
in the production of biogas,, which will provide additional income for farmers.
Keywords: biogas, agricultural biogas plant, methane fermentation, renewable energy sources.
WSTĘP
W ciągu ostatnich latach, w wyniku wzrostu zapotrzebowania na energię
na świecie można zauważyć oznaki tzw. kryzysu energetycznego. Wzrastające
ceny konwencjonalnych źródeł energii takich jak gaz ziemny, ropa naftowa czy
paliwa kopalne, wymuszają użycia alternatywnych rozwiązań w celu ochrony
naturalnych zasobów środowiska. Są nimi odnawialne źródła energii (OZE)
(www.zielonetechnologie.pl).
Odnawialne źródła energii, to odnawialne, niekopalne źródła energii obejmujące energię wiatru, energię promieniowania słonecznego, energię aerotermalną, energię geotermalną, energię hydrotermalną, hydroenergię, energię fal,
prądów i pływów morskich, energię otrzymywaną z biomasy, biogazu, biogazu
rolniczego oraz z biopłynów (ustawa o Odnawialnych Źródłach Energii z dnia
20 lutego 2015 r.).
Z pośród wielu rozwiązań wytwarzania odnawialnych źródłach energii,
warto zwrócić uwagę na produkcję biogazu. Produkcja tego rodzaju energii
972
Wyznaczenie potencjału energetycznego biogazu...
dynamicznie rozwija się w wielu krajach np. w Niemczech, Szwecji i Holandii. W roku 2011 na terenie Unii Europejskiej produkcja energii elektrycznej
z biogazu szacowało się na ok. 10085,8 (ktoe) (kilo ton oleju ekwiwalentnego).
Można zauważyć, że udział produkcji energii z biogazu w Polsce z roku na rok
wzrasta, w 2011 roku wyniósł ok. 135,4 (ktoe), z czego składowiska odpadów
wyprodukowały ok. 67,8 (ktoe), oczyszczalnie ścieków 47,5 (ktoe), natomiast
biogazownie rolnicze tylko 20,1 (ktoe). (EurObesrv’er Parsi – France, 2012).
W Polsce produkcja biogazu ma dużą szanse rozwijania się, ze względu
na jej uniwersalność, w związku z faktem, iż można ją wykorzystać zarówno do
produkcji energii elektrycznej jak i cieplnej. Również łatwość lokalizacji oraz
dostępność substratów powoduje coraz większe zainteresowanie inwestorów.
Kolejną zaletą jest pozyskanie surowców z produkcji odpadowej np. z oczyszczalni ścieków, co stanowi nową metodę utylizacji odpadów oraz ograniczenia
ich powstawania. Istnieją jednak pewne ograniczenia np. wysoki koszt budowy
i utrzymania instalacji, zapewnienie ciągłej dostawy surowców, jak i odpowiednie ich przechowywanie (Podkówka, 2012).
Do roku 2020 r. w krajach wysokorozwiniętych, należących do Unii Europejskiej udział odnawialnych źródeł energii w bilansie energetyczno – paliwowym musi osiągnąć ok. 20% (w Polsce 15%). Należy zwrócić uwagę, że
wielkość ta została opracowana na podstawie rozwoju nowych technologii wykorzystujących odnawialne źródła energii, oraz możliwości dofinansowania instalacji przez fundusze unijne (Tytko, 2013).
Światowym liderem w produkcji energii ze źródeł odnawialnych są Niemcy, posiadają ok. 23% udziału energii wyprodukowanej z OZE w całym bilansie
energetycznym. Jak się okazuje przyczyną dużych różnic w produkcji energii
ze źródeł odnawialnych są ograniczenia techniczne i finansowe poszczególnych
państw (EurObesrv’er Parsi – France, 2012).
W Polsce produkcja energii ze źródeł odnawialnych w dalszym ciągu zajmuje jedne z ostatnich miejsc. W 2010 r. udział energii elektrycznej wytworzonej z OZE wyniósł ok. 7,5%. Wynika to m. in. z położenia geograficznego Polski
oraz zasobności naszego kraju bogate złoża węgla. A także z braku stałych i silnych wiatrów wprawiających w ruch turbiny wiatrowe. Zbyt małą ilość godzin
słonecznych, wystarczających do efektywnego wykorzystania paneli słonecznych. Na szczęście będąc członkiem Unii Europejskiej, jesteśmy zobowiązani
do przestrzegania narzuconych nam norm, w tym przestawienia się na odnawialne źródła energii (Tytko, 2013).
Należy przypuszczać, że w ciągu najbliższych lat wzrośnie zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii. Racjonalne korzystanie z energii wytworzonej ze źródeł odnawialnych, przyczynia się do zrównoważonego rozwoju gospodarki, przynosząc wyraźny efekt ekologiczno – energetyczny. Reasumując kraje
wspierające rozwój niekonwencjonalnych źródeł energii, chronią naturalne zasoby energetyczne. Wpływają pozytywnie na poprawę stanu środowiska, dzięki
973
Jakub Sikora, Aleksandra Tomal
redukcji zanieczyszczeń dostarczanych do atmosfery i wód powierzchniowych.
A także redukują ilość wytwarzanych odpadów (Tytko, 2013).
Celem pracy było wyznaczenie ilości wydzielanego biogazu, z dostępnej biomasy, uzyskanej w wyniku działalności rolniczej gospodarstwa, zlokalizowanego w miejscowości Kazimierza Wielka. Na podstawie otrzymanych
wyników obliczono ilość energii możliwą do uzyskania z dostępnej biomasy
w gospodarstwie rolnym.
Zakres wykonanej pracy obejmował: Z gospodarstwa rolniczego zostały
pobrane próbki poszczególnych surowców do fermentacji metanowej. Następnie
próbki zostały odpowiednio zabezpieczone i dostarczone do laboratorium biogazu Wydziału Inżynierii Produkcji i Energetyki Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, w celu przygotowania ich do dalszej analizy. Drugi etap dotyczył wykonania badań w laboratorium biogazu należącym do UR w Krakowie. W tym
przygotowanie wsadów, przy wcześniejszym rozdrobnieniu oraz określeniu wilgotności materiałów. Następnie przez okres 30 dni, badany materiał był obserwowany pod względem ilości wytworzonego biogazu w tym udziału metanu.
A wyniki zostały automatycznie zapisane na komputerze pracowni. Ostatni etap
analizy dotyczył analizy otrzymanych wyników oraz obliczeniu poszczególnych
parametrów: potencjału energetycznego biogazu, mocy nominalnej generatora
prądotwórczego w układzie kogeneracyjnym, a także poszczególnych objętości:
silosów na substraty, komory fermentacyjnej, zbiornika biogazu oraz zbiornika
na masę pofermentacyjną.
METODYKA BADAŃ
Gospodarstwo rolne, na podstawie którego zostały przeprowadzone badania położone jest w powiecie kazimierskim w województwie świętokrzyskim.
Powiat ten, ze względu na położenie geograficzne charakteryzuje się bardzo dobrymi walorami przyrodniczo – rolniczymi. Wynikające z pokrycia lessowego
znacznej części powiatu, na którym ukształtowały się urodzajne gleby zwane
czarnoziemy, jednakże są to tereny o mocno pagórkowatym ukształtowaniu, które stwarzają lokalnym rolnikom wiele problemów (www.kazimierzaw.pl).
Główna siedziba gospodarstwa znajduje się we wsi Plechówka w gminie Kazimierza Wielka. W roku 2015 powierzchnia gospodarstwa wynosiła ok.
290 ha gruntów ornych, natomiast całkowita powierzchnia działalności rolniczej
obejmuje aż pięć gmin, w tym Kazimierzę Wielką, Skalbmierz, Bejsce, Czarnocin i Opatowiec. Poważnym problemem w rozbudowie gospodarstwa jest niekorzystne ukształtowanie terenu (pagórki) oraz rozdrobnienie działek, gdyż na
290 ha składa się ponad 200 działek rolniczych.
Pola uprawne należące do gospodarstwa posiadają zróżnicowaną bonitację, od klasy 1 do klasy 5b. W celu poprawienia warunków glebowych, co 4 lata
974
Wyznaczenie potencjału energetycznego biogazu...
przeprowadzane są analizy glebowe w Stacji Chemiczno – Rolniczej. Wyniki
analiz pokazują duże zróżnicowanie w zasobności gleby. Poziom pH utrzymuje
się na optymalnym poziomie (5,5-7,5 pH). Zasobność w fosfor jest zróżnicowana od bardzo wysokiej do niskiej. Ilości potasu na większości polach jest zdecydowanie za mało, natomiast zasobność magnezu jest bardzo wysoka. W celu
podniesienia zasobności w próchnicy, stosuje się niezbędne nawozy, a także
przyorywane są wszystkie resztki pożniwne tzn. słoma i liście buraków.
Obecnie gospodarstwo nastawione jest na produkcję roślinną. Uprawiane są podstawowe rośliny rolnicze: buraki cukrowe, kukurydza, pszenica i rzepak. Podstawową uprawą rolniczą gospodarstwa są buraki cukrowe, ponieważ
przynoszą największy dochód a ich uprawa jest najstabilniejsza. Niestety z powodu nałożonych przez cukrownie limitów, burak cukrowy uprawiany jest na
powierzchni ok. 45-55 ha. Rośliną zamienną dla buraka jest kukurydza przeznaczona na ziarno. Natomiast największą powierzchnię upraw stanowi pszenica (głównie ozima), uprawiana corocznie na powierzchni ok. 110-130 ha.
Rolę przedplonów spełnia rzepak, uprawiany po pszenicy na powierzchni
ok. 50-70 ha.
Wszystkie badania nad jakością i ilością wydzielonego biogazu zostały
przeprowadzone w laboratorium biogazowni znajdującym się na Wydziale Inżynierii Produkcji i Energetyki Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie. Badaniu
zostały poddane następujące frakcje pochodzenia rolniczego: liście buraka cukrowego, korzeń buraka cukrowego, słoma z kukurydzy, kiszonka z kukurydzy.
Wszelkie badania zostały opracowane na podstawie niemieckiej normy
DIN 38414. W wyniku, której zostały określone ilości wytworzonego biogazu
z poszczególnych wsadów. Badania zostały przeprowadzone w warunkach statycznych, polegających na jednokrotnym wprowadzeniu badanego materiału do
komory fermentacyjnej a następnie utrzymywanie procesu do końca fermentacji
(Frączek i in., 2014).
Przed rozpoczęciem badań, pobrany z gospodarstwa materiał został rozdrobniony, następnie z frakcji o ciekłej konsystencji zostało pobranych po
pięć próbek o masie ok. 10 g każda. W celu określenia wilgotności wsadu na
wag-suszarce. Z frakcji o luźnej strukturze zostały pobrane próbki o wadze ok.
2 kg iwysuszone w suszarce konwekcyjnej z wymuszonym obiegiem powietrza
Elkon 110 w temperaturze ok. 105oC. W czasie ustalenia równowagi wagowej
tzn., braku ubytku masy po trzech kolejnych pomiarach, suszarka została wyłączona a wysuszone próbki ponownie zważone (Sikora, 2012). Wszystkie te
czynności miały na celu wyznaczenia wilgotności, które zostały obliczone na
podstawie zależności:
(1)
975
Jakub Sikora, Aleksandra Tomal
gdzie:
wf – wilgotność frakcji (%),
mp – masa początkowa próbki (g),
mk – masa końcowa próbki (g).
Na podstawie uzyskanej wilgotności poszczególnych frakcji zostały wyznaczone masy wsadów zgodnie z zależnością:
(2)
gdzie:
mf – masa frakcji (g),
msf – sucha masa frakcji poddana fermentacji (g),
wf – wilgotność frakcji (%).
W celu określenia intensywności oraz ilości wydzielonego biometanu z badanych próbek zastosowano specjalne fermentory o pojemności 2 dm3 każdy. Zawartość fermentorów stanowi zawartość suchej masy danych frakcji oraz woda,
która uwodni rozdrobniony materiał do wilgotności 90%, tworząc optymalne warunki do rozwoju bakterii mezofilowych. Tak przygotowane wsady zostały wprowadzone w ilości 1000 g do pojemników fermentacyjnych (Sikora i in., 2012).
Pomiary zostały wykonywane przez 30 dni, dwa razy na dobę a wyniki zapisywane na komputerze, znajdującym się w laboratorium. Pierwszy pomiar został zapisany w dniu umieszczenia wsadu do fermentorów a następnie do zbiornika z płaszczem wodnym. W czasie pomiarów próbki były mieszane, ponieważ
zabieg ten zwiększał intensywność fermentacji. Temperatura wody znajdująca
się w zbiorniku była stała i wynosiła 40oC, jest to optymalna temperatura dla
wzrostu bakterii mezofilowych (Sikora i in., 2012).
Objętość zbiornika wstępnego gnojowicy (zależność nr. 3). W której przyjęto strumień masy substratu i czas przechowywania gnojowicy w zbiorniku (10-11 dni).
Współczynnik wypełnienia zbiornika urządzeniami technicznymi wynosi 25%.
(3)
gdzie:
Msub – strumień masy substratu (t.d-1),
ρsub – gęstość właściwa substancji (kg.m-3, t.m-3),
Tzb.w. – okres przechowywania gnojowicy w zbiorniku wstępnym (d),
1,25 – współczynnik objętości zajmowanej przez powietrze oraz osprzęt
techniczny wewnątrz zbiornika.
Objętość silosu (zbiornika) na poszczególne masy wsadowe (równanie nr 4) wyznaczono z zależności od strumienia substratu jaki można było uzyskać z plantacji do gęstości właściwej substratu.
976
Wyznaczenie potencjału energetycznego biogazu...
(4)
gdzie:
Msub – strumień masy substratu (t.rok-1),
ρsub – gęstość właściwa substratu(t.m-3).
Objętość komory fermentacyjnej (równanie nr 5) określono z zależności dobowego strumienia substratu pochodzącego od utrzymywanego stada zwierząt oraz
masy pochodzącej z gospodarstwa rolniczego, do gęstości właściwej. Przyjęto
czas fermentacji mas słabo rozpuszczalnych w wodnie, czyli 30 dni.
(5)
gdzie:
Tr – wskaźnik okresu retencji (czas fermentacji) (d),
1,25 – współczynnik objętości zajmowanej przez powietrze oraz osprzęt techniczny wewnątrz komory.
Moc nominalna generatora prądotwórczego w układzie kogeneracyjnym (równanie nr 7) wyznaczono z zależności, w której określony strumień biogazu wytwarzany z wsadów pomnożono przez wartość opałową biogazu. Uzyskany wynik pomnożono przez sprawność generatora, następnie pomnożono przez czas
wprowadzania biogazu.
(6)
(7)
gdzie:
Etot – całkowita energia cieplna zawarta w paliwie (kWh),
ηel – sprawność przetwarzania energii elektrycznej (%),
Tp – czas wprowadzania biogazu (h),
Vsub – strumień objętości biogazu (m3.d-1),
Qbio – wartość opałowa biogazu (kWh.m-3).
Objętość zbiornika biogazu (równanie nr 8) powinien być tak dobrany, aby zapas produkcyjny równał się połowie objętości komory fermentacyjnej.
(8)
977
Jakub Sikora, Aleksandra Tomal
gdzie:
Vkf – objętość komory fermentacyjnej (m3).
Objętość zbiornika na masę pofermentacyjną (równanie nr 9) została wyznaczona z założenia, że czas przechowywania masy pofermentacyjnej wynosi 90
dni, ponieważ gospodarstwo nie jest położone na terenie ONW (obszary o niekorzystnych warunkach gospodarowania). Należy podkreślić, że wypełnienie
komory urządzeniami technicznymi wynosi 10%.
(9)
gdzie:
Tpo – okres przechowywania masy pofermentacyjnej w zbiorniku (d),
1,1 – współczynnik objętości zajmowanej przez powietrze oraz osprzęt
techniczny wewnątrz zbiornika.
WYNIKI BADAŃ
Do badań zostały przyjęte następujące frakcje biomasy występujące
w badanym gospodarstwie kiszonka z kukurydzy, słoma z kukurydzy, korzeń
buraka cukrowego oraz liście buraka cukrowego. Dodatkowo w obliczeniach
została uwzględniona gnojowica bydlęca jako substrat uzupełniający mieszankę. Ilość uzyskanej gnojowicy równa się ilości planowanego stada zwierząt
w liczbie 60 SD.
W tabeli 3 przedstawiono plony substratów, które zostały uzyskane przez
gospodarstwo w 2015 r., a także uśrednioną wartość uzysku gnojowicy dla
jednej sztuki dużej. Dane zawarte w poniższej tabeli zostały wykorzystane do
dalszych obliczeniach.
Tabela 1. Plon substratu wykorzystywanego do produkcji biogazu z 2015 r.
Table 1. The yield of the substrate used to produce biogas from 2015.
978
Substrat
Plon (t.ha-1)
Kiszonka z kukurydzy
Słoma z kukurydzy
40
20
Korzeń buraka cukrowego
70
Liście buraka cukrowego
45
Substrat
Uzysk dobowy biogazu (m3.SD-1)
Nawozy naturalne
0,125
Wyznaczenie potencjału energetycznego biogazu...
Rysunek 1 przedstawia przebieg wzrostu ilości wytworzonego biogazu
w czasie trwania eksperymentu, w odniesieniu do suchej masy wsadu. Z którego widać, że najbardziej produktywną próbką jest kiszonka z kukurydzy –
203,63 (Ndm3.kg s.m.-1) oraz liście buraka cukrowego – 197 (Ndm3.kg s.m.-1).
Z wykresu można zauważyć, że proces fermentacji liści buraka cukrowego
oraz korzenia buraka cukrowego przebiegał prawidłowo, tzn. w początkowej
fazie procesu widać gwałtowny przyrost biogazu a następnie jego stopniową
stabilizacje. Inaczej zachowuje się próbka kiszonki z kukurydzy, ze względu
na widoczne początkowe opóźnienie, spowodowane prawdopodobnie niskim
pH wsadu.
Najmniej produktywną próbką okazała się gnojowica – 41,84 (Ndm3.kg s.m.-1),
jednakże zaleca się stosowanie gnojowicy wraz z innymi substratami, ponieważ
zawiera wiele mikroelementów niezbędnych do prawidłowego przebiegu procesu.
Ze względu na bardzo mały uzysk biogazu z fermentora, w którym znajdowała się słoma z kukurydzy, nie została ona uwzględniona w dalszych badaniach.
Należy jednak zwrócić uwagę, że wszystkie frakcje zostały poddanie fermentacji w osobnych fermentorach, stworzenie mieszanki wszystkich próbek
w jednym fermentorze dałby zupełnie inny uzysk biogazu.
Rysunek 1. Sumaryczny dobowy uzysk wydzielanego biogazu
Figure 1. Total daily yield of biogas emitted
Wyniki badań odnośnie przeprowadzonej analizy zostały zawarte w tabeli 2. Z której wynika, że objętość komory fermentacyjnej powinna wynosić
ok. 1200 (m3).
979
Jakub Sikora, Aleksandra Tomal
Tabela 2. Zestawienie wyników z przeprowadzonych badań na wybranych próbkach
Table 2. Summary of results from studies on selected samples
Substrat
Objętość
Objętość
Roczny
Sumaryczny
Powierzchnia Plon zbiornika
komory
strumień
uzysk gazu
(ha)
(t.ha-1) na substraty fermentacyjnej
energii
3.
(Ndm
kg s.m.-1)
(m3.rok-1)
(m3.rok-1)
(kW.rok-1)
Kiszonka
z kukurydzy
40
40
2285,71
234,83
203,63
1954853,19
Korzeń
buraka
cukrowego
40
70
4000
410,95
155,11
2605848
Liście
buraka
cukrowego
40
45
2571,43
264,19
197
2127600
Substrat
Gnojowica
Suma
Objętość
Objętość
Roczny
Uzysk
Sumaryczny
Liczba sztuk
zbiornika na
komory
strumień
dobowy
uzysk gazu
(szt)
substraty fermentacyjnej
energii
3.
(m3.d-1)
(Ndm
kg s.m.-1)
(m3.d-1)
(m3.rok-1)
(kW.rok-1)
60
0,125
103,13
281,25
1191,23
41,84
687198,67
7375499,86
Na podstawie rocznego strumienia energii, uzyskanego z sumy strumieni
badanych frakcji, została wyznaczona dobowa moc nominalna generatora prądotwórczego w układzie kogeneracyjnym, zgodnie z równaniem nr 6.
Ze względu na nierównomierne ilości wytworzonego biogazu w biogazowniach, oraz braku możliwości wprowadzenia gazu do systemu przewodowej
sieci gazowej, niezbędne jest go magazynowanie. Zbiorniki te muszą charakteryzować się dużą szczelnością, a także odpornością na zmiany temperatury
zewnętrznej i warunków atmosferycznych (Podkówka, 2012). Związku z tym na
podstawie równania nr 8 obliczono objętość zbiornika:
Powstały w czasie trwania procesu osad pofermentacyjny może być wykorzystywany przez rolników w celu nawożenia gleb. W związku z powyższym
należy go magazynować w tzw. lagunach przez ok. 3 miesiące. Objętość zbiornika została wyznaczona według równania nr 9:
980
Wyznaczenie potencjału energetycznego biogazu...
Uzyskane wyniki, oznaczają minimalne objętości danych zbiorników,
a wyznaczona moc generatora może ulec zmianie zależnie od ilości dostarczanych substratów.
Należy zwrócić uwagę, że badaniu została poddana próbka korzenia buraka cukrowego, w rzeczywistości do produkcji biogazu zostałyby przeznaczone
wysłodki, otrzymane z przetwórstwa cukrowniczego. Związku z tym, moc generatora ulegnie zmianie, przy założeniu uśrednionej wartości uzysku biogazu
z wysłodków buraczanych, wynoszących 93,51 (Ndm3.kg s.m.-1), zostałby dobrany generator o mocy ok. 300 (kW).
WNIOSKI
1. Ilość wydzielonego biogazu w gospodarstwie rolnym spełnia wymagania związane z budową małej biogazowni, wedle kryteriów Agencji
Rynku Rolnego Mała biogazownia – instalacja o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej większej niż 40 kW.
2. Badane gospodarstwo rolne może prowadzić działalność związaną z wytwarzaniem energii elektrycznej (produkcja biogazu na cele
energetyczne), która może stanowić dywersyfikację dochodów rolnika
w postaci działalności wytwarzania energii odnawialnej.
3. Na podstawie uzysku biogazu otrzymanego podczas trwania fermentacji badanych próbek, dobrano generator o mocy 350 kW.
4. Całkowita energia możliwa do wytworzenia z biogazu w badanym gospodarstwie wynosi ok. 2806 MWh, ze względu na czas pracy generatora równym 8400 godzin na rok.
5. Wytworzony biogaz z pozyskanych wsadów charakteryzował się średnią ilością biometanu na poziomie 48%. Wystarcza to do napędu generatora silnika tłokowego.
6. W analizie doboru generatora nie wzięto pod uwagę zagospodarowania odpadowej energii cieplnej, ponieważ gospodarstwo jest położone
w niewielkiej osadzie rolniczej. Związku z tym, wytworzone ciepło
może stanowić problem dla gospodarstwa. Istnieje jednak wiele sposobów wykorzystania ciepła np. ogrzewanie pomieszczeń gospodarczych, suszenie substratów lub masy pofermentacyjnej, a także ogrzewanie pobliskich osiedli czy budynków administracyjnych.
Podziękowania
Praca została sfinansowana ze środków BM 4619.
981
Jakub Sikora, Aleksandra Tomal
LITERATURA
EurObserv’er Parsi (2012). France, partner Instytutu Energetyki Odnawialnej
w Warszawie.
Frączek J., Cieślikowski B., Kuboń M., Mudryk K., Sikora J., Szeląg – Sikora A.,
Wcisło G., Wróbel M. (2014). Produkcja biopaliw – problemy wybrane. Wyd. Polskie
Towarzystwo Inżynierii Rolniczej w Krakowie, Kraków.
Podkówka Witold. (2012). Biogaz rolniczy odnawialne źródło energii. Powszechne
Wydawnictwo Leśne, Warszawa.
Sikora J. (2012), Badanie efektywności produkcji biogazu z frakcji organicznej odpadów
komunalnych zmieszanej z biomasą pochodzenia rolniczego. Infrastruktura i Ekologia
Terenów Wiejskich.
Tytko R. (2013), Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej, Wydawnictwo i Drukarnia
Towarzystwa Słowaków w Polsce, Kraków.
Ustawa o Odnawialnych Źródłach Energii z dnia 20 lutego 2015 r.
http://www.zielonetechnologie.pl/html/pubonline/downloads/BIO-WAT.pdf – dostęp
17.10.2015 r.
Dr inż. Jakub Sikora, inż. Aleksandra Tomal
Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki
Instytut Inżynierii Rolniczej i Informatyki
Ul. Balicka 116 b, 30-149 Kraków
tel: +48 12 662 46 60
e-mail: [email protected]
Wpłynęło: 10.04.2016
Akceptowano do druku: 6.06.2016